孟巧云,竇艷艷
(南京高等職業技術學校,江蘇南京,210000)
隔離開關(俗稱“刀閘”),一般指的是高壓隔離開關,即額定電壓在1kV及其以上的隔離開關,通常簡稱為隔離開關。隔離開關的主要特點是無滅弧能力,只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路。隔離開關用于各級電壓,用作改變電路連接或使線路或設備與電源隔離,它沒有斷流能力,常常與斷路器開關配合使用,在斷路器分閘時才允許操作隔離開關。
所謂三工位是指三個工作位置:(1)隔離開關主斷口接通的合閘位置,(2)主斷口分開的隔離位置,(3)接地側的接地位置。本文采用的三工位隔離開關用的是一把刀,一把刀的工作位置在某一時刻是唯一的,不是在主閘合閘位置,就是在隔離位置或接地位置。傳統的GIS中,隔離開關和接地開關是兩個功能單元,使用電氣聯鎖進行控制,現在最新設計就是使用三工位隔離開關,避免了誤操作的可能性。
(1)隔離開關合閘操作
合閘中間繼電器KM1和合閘執行繼電器KC1受電動作。KC1受電動作,電路接通,電動機M獲得正向電流(從a到b),正轉并帶動隔離開關刀閘合閘。合閘到位,同時為分閘操作做好準備。
(2)隔離開關分閘控制電路原理分析
分閘中間繼電器KM2和分閘執行繼電器KC2受電動作。電路接通,電動機M獲得反向電流(從b到a),反轉并帶動隔離開關刀閘分閘。分閘到位,輔助聯動接點切換,退出自保狀態,切斷分閘回路。為合閘操作做好準備。
(3)接地開關合閘
電路接通,電動機M獲得反向電流(從b到a),反轉并帶動隔離開關刀閘分閘。分閘到位,輔助聯動接點切換,打開KM2退出自保狀態,切斷合閘回路。QSE3閉合,為分閘操作做好準備。
(4)接地開關分閘
電力調度中心傳送遠方分閘命令,或者由值班員在當地監控單元發出分閘命令,在斷路器、隔離開關均處于分閘位置的前提,則使:電路接通,合閘中間繼電器KM1和合閘執行繼電器KC1受電動作。KM1受電動作,使常閉接點KM1,打開,切斷分閘中間繼電器KM2和分閘執行繼電器KC2受電回路,常閉接點KM1,閉合,使KM1進入自保持狀態,維持合閘命令脈沖直到合閘成功。KC1受電動作,常開接點KC1,和KC1閉合,使電路接通,電動機M獲得正向電流(從a到b),正轉并帶動開關刀閘分閘。分閘到位后,為合閘操作做好準備。
傳統繼電器控制回路,因為線路復雜,不便于查找故障,也不利于自動控制等缺陷。而PLC因為具有可編程、可靠性高、靈活性強的優點,用PLC實現隔離開關的控制具有實際意義?,F根據對傳統開關的控制要求,提出PLC控制的思路。
根據三工位隔離開關的工作原理、分析三工位開關的輸入輸出信號,根據輸入輸出點數確定PLC類型,再由隔離開關的工作過程及相應的連鎖關系,設計PLC的動作流程圖。最后根據動作要求設計開關的主態畫面。設計過程主要分為硬件設計、軟件設計、組態設計。
PLC 分為模塊式和整體式。整體式 PLC 具有固定的輸入/輸出點數,結構簡單,價格較低,但系統靈活性和擴展能力較差。模塊式可進行靈活的輸入和輸出配置,I/O 模塊的種類和數量選擇余地較大,應用場合廣泛,因此s7200系列ACDCRLY型的PLC。
經過調查研究,PLC控制系統中主要有用斷路器,隔離開關,接地開關,合閘中間繼電器KM1和合閘執行繼電器KC1,電動機M,分閘中間繼電器KM2和分閘執行繼電器KC2,等。統計估算后,大概需要輸入點 14個、輸出點6 個。PLC控制系統中主要有用斷路器,隔離開關,接地開關,合閘中間繼電器KM1和合閘執行繼電器KC1,電動機M,分閘中間繼電器KM2和分閘執行繼電器KC2等。統計估算后,大概需要輸入點 14個、輸出點6 個。
表1 I/O表
圖1 直流電機控制回路圖
圖2 PLC外接電路圖
當KCL1閉合時,電流方向為ab電機正轉,當目標動作完成時KCL1斷開,電機斷電。由于電機轉子具有慣性,仍會繼續轉動所以通過QSC1 R5進行能耗制動。
當KCL2閉合時,電流方向為b-a電機反轉,當目標動作完成時KCL2斷開,電機斷電。由于電機轉子具有慣性,仍會繼續轉動所以通過QS C1 R5進行能耗制動。
統計后需要輸入點 14個、輸出點6 個所以選擇CPU224XT的PLC進行測試。
根據的工作流程可以將三工位隔離開關控制系統工作過程畫成如圖3的流程圖圖中展示了系統運行時的三種狀態,即初始狀態、行中狀態和運行后狀態。直觀的展示了三工位隔離開關控制系統的工作流程。
圖3
3.2.1 隔離開關合閘組態模擬
當系統設定為自動狀態時且斷路器分閘,按下隔離合閘開關,電機正轉,合閘到位,指示燈2亮起。
3.2.2 隔離開關分閘組態模擬
當系統設定為自動狀態時且斷路器分閘,按下隔離分閘開關,電機反轉,指示燈1亮起。
圖4
圖5
圖5
圖7
3.2.3 接地開關合閘組態模擬
當系統設定為自動狀態時且斷路器分閘,按下接地合閘開關,電機反轉,指示燈3亮起。
3.2.4 接地開關分閘
當系統設定為自動狀態時且斷路器分閘,按下接地開關分閘,電機正轉,合閘到位,分閘狀態指示燈1亮起。
通過對三工位開關PLC控制的整體硬件和軟件設計、可以實現了對三工位開關的自動控制。對比原先的繼電器控制回路,它具有線路簡潔,維修方便。通過組態畫面的動作、可以清晰的觀察到開關的動作過程。當有錯誤操作時,會顯示報警畫面。